Coat nanocellulosevezels met een geleidend polymeer en je krijgt een papieren condensator met een verrassend hoge opslagcapaciteit. Nu nog een manier vinden om het op industriële schaal te produceren, suggereert een Zweedse publicatie in Advanced Science.

Om optimaal te functioneren moet zo’n condensator zowel elektronen als ionen geleiden. Abdellah Malti, Jesper Edberg en collega’s van de universiteit van Linköping bereiken dat met de geleidende kunststof PEDOT:PSS, een mengsel van poly-3,4-ethyleendioxythiofeen en polystyreensulfonaat.

Ze gaan uit van ‘nanofibrillated’ cellulose, zowat de dunste vezelkwaliteit die commercieel verkrijgbaar is. Een sterk verdunde waterige oplossing van die vezels mengen ze met een oplossing van PEDOT:PSS (ook in water), en met dimethylsulfoxide (DMSO) en glycerol. Het mengsel gieten ze in een petrischaaltje, waarna ze het laten drogen.

Wat je overhoudt zijn cellulosevezels die met PEDOT:PSS zijn gecoat, en waartussen nog wat glycerol en DMSO zit opgesloten. Volgens de auteurs zorgt PEDOT:PSS dan voor de energie-opslag, DMSO voor verbeterde geleiding, glycerol voor extra flexibiliteit en cellulose puur voor de mechanische sterkte. Dat laatste hebben ze gedemonstreerd door een origani-zwaan te vouwen van zo’n velletje: pure PEDOT:PSS is daar veel te bros voor maar de cellulosemassa lijkt heel sterk op gewoon papier.

De opslagcapaciteit blijkt recht evenredig met de dikte. Bij 140 micrometer dikte kom je uit op ongeveer 80 millifarad per vierkante centimeter bij een potentiaal van 0,6 V. In het papiertje op de foto kun je dus een hele farad kwijt, wat voor elektronicabegrippen verrassend veel is.

Probleem is wel dat het huidige fabricageproces zich slechts in beperkte mate leent voor opschaling: je kunt wel een grotere bak nemen dan een petrischaaltje maar dan heb je nog steeds niet zo gek veel papier. Maar misschien valt er iets te verzinnen met een lopende band.

bron: Linköping University